鎂合金材料的應(yīng)用及研發(fā)現(xiàn)狀分析

摘要 近年來建筑材料領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)新技術(shù)、新工藝，鎂合金作為其中的一種，有著廣闊的市場應(yīng)用前景。本文對鎂合金材料的特性及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，進(jìn)而闡述了其工藝特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上就鎂合金材料的研發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了探討與分析。

關(guān)鍵詞 鎂合金；應(yīng)用現(xiàn)狀；新材料

中圖分類號TG1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0062-02

隨著科技水平的不斷提高，在建筑行業(yè)各種新技術(shù)、新材料得以應(yīng)用。在金屬材料方面，鎂合金材料得到了廣泛的應(yīng)用，從近年來的發(fā)展趨勢來看，將是未來金屬材料發(fā)展的優(yōu)先選擇。隨著工藝水平和加工技術(shù)的不斷成熟與完善，鎂合金材料鑄造方式也呈現(xiàn)出多樣性特點(diǎn)。不過總體來說還存在很大的提高空間。

1 鎂合金材料的特性及應(yīng)用

從當(dāng)前鎂合金材料的應(yīng)用情況來看，因具有密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，機(jī)加工性能優(yōu)良，減振性優(yōu)異等一系列優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍十分廣泛。與鋁合金一樣鎂合金也可以再融解精煉，因此具有高度的可回收性。在當(dāng)前倡導(dǎo)節(jié)能與環(huán)保的時代背景下，鎂合金受到工業(yè)界的重視與青睞。從鎂合金的成分結(jié)構(gòu)來看，由于其結(jié)晶構(gòu)造屬于最密六方格子（HCP），具有異方向性，因此在對鎂合金材料進(jìn)行加工生產(chǎn)中，對加工溫度、加工速度、加工量的控制都要求十分嚴(yán)格。這樣有利于在對鎂合金材料進(jìn)行成形加工時，最大限度地避免其機(jī)械性質(zhì)易受金屬流動的影響。

鎂合金制件在當(dāng)前各工業(yè)領(lǐng)域、建筑行業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，主要是由于其成品是現(xiàn)有最輕的實用金屬之一，而且還體現(xiàn)出以下應(yīng)用優(yōu)勢：比強(qiáng)度優(yōu)越，切削性良好（切削加工容易），振動吸收特性優(yōu)越，電磁波遮蔽性良好等；當(dāng)然，在熱傳導(dǎo)能力、防輻射和抗干擾方面鎂合金也體現(xiàn)出其優(yōu)勢?；谶@些優(yōu)勢，鎂合金材料在重型機(jī)械零件制造中已經(jīng)成熟地得以應(yīng)用。而在家庭電子產(chǎn)品如筆記本外殼、PDA外殼、移動電話外殼、等這些電子產(chǎn)品中的應(yīng)用正在開發(fā)與探索中。

2 鎂合金材料的工藝特點(diǎn)和研發(fā)現(xiàn)狀

2.1 工藝特點(diǎn)

在上述分析中，我們對鎂及鎂合金材料的特點(diǎn)進(jìn)行了探討。從中總結(jié)了應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，主要是與其產(chǎn)品的優(yōu)越性有關(guān)，而這種優(yōu)勢也有賴于其工藝流程。具體來說，鎂合金材料加工工藝特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：1）成品密度低，所以有利于增大運(yùn)輸機(jī)械的載重量和速度，并在一定程度上實現(xiàn)了降低能源消耗和減少污染排放的目的；2）由于鎂與鐵的反應(yīng)性低，所以在進(jìn)行壓鑄時壓鑄模損少，有效地使得使用壽命延長；3）彈性模量較低，當(dāng)受外力作用時，可以避免過高的應(yīng)力集中，而促使其分布更為均勻；4）優(yōu)良的切削加工性能，相對其他金屬而言，鎂合金材料的切削速度更快，而且材料的穩(wěn)定性較好，使得鑄件的鑄造和加工尺寸精度高；5）具有良好的可塑性，利用鎂合金材料的這一特點(diǎn)，現(xiàn)實中往往可以通過壓力加工的方法獲得各種規(guī)格的棒材、管材、型材和粉材等；6）有較高的振動阻尼容量，即高的減振性和低慣性；7）較好的抗鹽霧腐蝕性能；8）具有較好的焊接性能和抗疲勞性能也較好；9）從加工工藝來說，由于鎂易氧化燃燒，因此要求我們在加工車間和制粉車間需要做好安全管理措施。

2.2 研發(fā)現(xiàn)狀

1）鎂合金熔煉技術(shù)。鎂合金材料的研發(fā)，首先是著眼于其熔煉技術(shù)的發(fā)展。從鎂的化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)來看，化學(xué)成分活波，易氧化和燃燒。針對這一特性，當(dāng)前對鎂合金材料的熔煉技術(shù)的研發(fā)常采用合金液阻燃技術(shù)和變質(zhì)處理技術(shù)兩種方式。具體來說，合金液阻燃技術(shù)主要是采用熔劑保護(hù)法、氣體保護(hù)法和合金法三種方法。而變質(zhì)處理技術(shù)可以改善鎂合金組織形態(tài)，不過其缺點(diǎn)在于影響了合金晶粒大小和力學(xué)性能以及對鎂液中的氧化夾雜也來帶了負(fù)面作用。從當(dāng)前應(yīng)用實踐來看，不含Al的Mg合金，常采用Zr變質(zhì)有較好晶粒細(xì)化效果；對Mg-Al合金則常采用碳素材料進(jìn)行變質(zhì)處理；

2）鎂合金鑄造成型技術(shù)。從生產(chǎn)工藝來說，在鎂合金材料生產(chǎn)工藝中應(yīng)用較為廣泛的是鑄造工藝和變形工藝兩種。前者主要有壓力鑄造、砂型鑄造、低壓鑄造、精密鑄造、擠壓鑄造和半固態(tài)壓力鑄造等；后者主要為鍛造和沖壓目前使用的鎂合金材料有70%以上為鑄造鎂合金，其中鑄造鎂合金90%以上為壓鑄鎂合金。在上述諸多鑄造方法中目前僅壓力鑄造和高壓鑄造方法在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。

2.3 當(dāng)前鎂合金研究的不足及未來展望

2.3.1 存在的不足

1）室溫強(qiáng)度低。從當(dāng)前技術(shù)水平來看，普通鑄造鎂合金的室溫抗拉強(qiáng)度不足300MPa，即時變形鎂合金的強(qiáng)度也不到400MPa，因此難以滿足應(yīng)用中主承力件的需求；

2）耐蝕性較差。在當(dāng)前應(yīng)用中，還沒有十分有效的技術(shù)措施來解決鎂合金易腐蝕的問題；

3）變形能力不足。一方面塑性強(qiáng)是鎂合金材料的優(yōu)勢，另一方面當(dāng)前的技術(shù)水平下鎂合金塑性卻不理想，難以塑性成型；

4）蠕變抗力小。由于在發(fā)動機(jī)活塞、缸體等結(jié)構(gòu)件應(yīng)用中需要300℃甚至更高工作溫度，而現(xiàn)有鎂合金的最高使用溫度僅250℃左右，表現(xiàn)出其缺點(diǎn)與技術(shù)研發(fā)方面的不足。

2.3.2 未來展望

在上述分析中，對鎂合金材料的優(yōu)勢和應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了闡述與分析。我們可以清楚地看到鎂合金由于其耐腐蝕性、變形能力、蠕變性能和高溫性能較差，因而阻礙了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。當(dāng)然，近年來隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，耐腐蝕性已通過高純化和表面技術(shù)得到較圓滿的解決。那么在今后鎂合金材料的研發(fā)工作中，著重解決以下幾個問題：1）開發(fā)高強(qiáng)耐熱鎂合金，提高其耐熱性和蠕變抗力；2）研發(fā)關(guān)于鎂合金熔煉及保護(hù)的新技術(shù)和新方法；3）研發(fā)關(guān)于鎂合金壓鑄的新工藝，制造高品質(zhì)的壓鑄件；4）開發(fā)鎂合金零件的表面處理技術(shù)及鎂合金廢料的二次利用技術(shù)。

3 結(jié)論

綜上所述，本文對鎂合金材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行了闡述與分析，作為一種材料加工技術(shù)的提高，對于鎂合金材料的研發(fā)和應(yīng)用，從當(dāng)前的技術(shù)水平和應(yīng)用水平來看，還存在著巨大的可提升空間。因此，在當(dāng)前應(yīng)用中既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性，同時也存在著一些需要突破的技術(shù)問題。這些都有待我們廣大技術(shù)人員和科研人員進(jìn)一步研究和探索，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和提高應(yīng)用水平。

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